水炭运筹对寒地黑土区稻田土壤肥料氮素残留的影响

为揭示水炭运筹下肥料氮素在稻田土壤中的残留情况,采用田间小区试验与微区试验相结合的方法,应用15N示踪技术,以传统淹水灌溉作为对比,研究水分管理模式和生物炭施用量二因素全面试验构成的不同水炭运筹模式下水稻收获后基肥、蘖肥、穗肥和肥料整体在稻田土壤中的残留情况,以及各阶段施用的肥料氮素残留在不同深度土层的分布规律。试验结果表明,稻作浅湿干灌溉模式不同生物炭施用水平下施用的氮肥在稻田土壤中的总残留率为28.16%~34.42%,其中基肥、蘖肥和穗肥氮素的残留率分别为27.53%~41.35%、34.32%~43.50%和11.58%~25.67%。当生物炭施加量在0~12.5 t/hm^2时,水稻收获后两种灌溉模式下基肥和蘖肥氮素在土壤中的残留量均随着生物炭施入量的增加而增大,而穗肥氮素在土壤中的残留量随生物炭施入量的增加而减小,相同生物炭施用水平下稻作浅湿干灌溉模式各阶段肥料氮素在土壤中的残留率显著高于传统淹水灌溉(P<0.05),且两种灌溉模式肥料氮素在相同土层深度中的残留量差异显著(P<0.05),不同生物炭施用水平下稻作浅湿干灌溉模式各阶段施用的氮肥在稻田0~20 cm土层中的残留量均高于传统淹水灌溉,而在40~60 cm土层的残留量均低于传统淹水灌溉;施加25 t/hm^2生物炭时,对稻作浅湿干灌溉模式的基肥、蘖肥和穗肥氮素在稻田土壤中的残留产生负效应。合理的水炭运筹模式能够增加耕层土壤(0~20 cm)肥料氮素残留量,减少肥料氮素损失,抑制肥料氮素向深层土壤运移,降低残留在土壤中的肥料氮素对稻田生态环境造成污染的风险。     

生物炭施用和灌溉模式对稻田土壤呼吸日变化的影响

为了揭示生物炭施用和灌溉模式对稻田土壤呼吸日变化的影响,基于田间试验,分析了不同生物炭施用量下节水灌溉(无水层灌溉)稻田土壤呼吸速率日变化特征,同时还分析了相同生物炭施用量下不同灌溉模式稻田土壤呼吸速率日变化特征。结果表明:分蘖期、拔节孕穗期、乳熟期稻田土壤呼吸速率日变化趋势均呈现多峰型特征;节水灌溉稻田土壤呼吸速率随着水稻生育期的推进表现出先增加后降低的特征。生物炭施用可以促进节水灌溉稻田土壤呼吸速率,高量生物炭的促进作用更明显。与对照相比,施用中量生物炭的节水灌溉稻田土壤呼吸速率日均值增大了2.85%～17.80%,施用高量生物炭的节水灌溉稻田土壤呼吸速率日均值增大了9.36%～30.58%。除了生物炭施用,灌溉模式对稻田土壤呼吸日变化也有一定影响。与淹灌模式相比,控灌模式促进了稻田土壤呼吸速率。控灌稻田土壤呼吸速率日均值较淹灌稻田增大了2.03%～62.61%。另外,各生育期控灌稻田土壤呼吸速率日变化幅度均大于淹灌稻田。研究结果旨在丰富水稻节水灌溉理论,同时为进一步实现稻田生态系统的固碳减排提供理论依据。     

生物炭施用对节水灌溉稻田甲烷排放的影响

为了揭示生物炭施用对节水灌溉稻田甲烷排放的影响,基于田间试验,阐明了不同生物炭施用量条件下节水灌溉稻田甲烷排放通量及排放量变化规律,分析了生物炭施用对节水灌溉水稻产量及灌溉水分生产率的影响。结果表明,节水灌溉稻田CH_4排放集中在水稻生育前期(移栽后40 d之前),后期维持在较低水平。移栽后20 d之前,施用生物炭增加了节水灌溉稻田CH_4排放通量,之后降低了稻田CH_4排放通量。中量(20 t/hm2)与高量(40 t/hm2)生物炭施用量均减少了节水灌溉稻田稻季CH_4排放量,降低率分别为29.8%与6.3%。与此同时,生物炭施用后节水灌溉水稻产量增加9.3%~15.9%,灌溉水分生产率提高15.1%~15.9%。节水灌溉稻田施用生物炭在减少CH_4排放同时,能够实现节水增产。     

生物炭施用对节水灌溉稻田土壤N2 O浓度剖面分布的影响

为了揭示生物炭施用对节水灌溉稻田土壤N_2O产生及排放的影响,本研究基于田间试验及微电极技术,分析了节水灌溉稻田土壤N_2O浓度剖面分布对生物炭施用的响应。研究结果表明,在施肥后大部分时段,各处理稻田土壤N_2O浓度自表层至下层呈现降低—增加—降低的趋势,在施肥后初期或后期会有所不同。蘖肥施用后中量生物炭施用(20 t/hm~2)减少了节水灌溉稻田土壤剖面N_2O浓度,穗肥施用后则相反。高量生物炭施用(40 t/hm~2)增加了施肥后部分时段土壤剖面N_2O浓度。淹水灌溉稻田土壤不同深度N_2O浓度均显著高于控制灌溉稻田土壤。控制灌溉稻田N_2O排放增加主要与节水灌溉的无水层管理促进了土壤中产生的N_2O排放有关。研究结果可为更加全面评价节水灌溉稻田的环境效应,实现稻田水土资源的可持续利用提供科学依据。     

水炭运筹下稻田土壤氮素分布与盈亏15N示踪分析

为揭示水炭运筹下铵态氮、硝态氮在不同土层的分布规律和土壤氮素在水稻植株中的分布规律,设置两种水分管理模式(浅湿干灌溉、常规淹灌)和4个秸秆生物炭施用量水平(0、2. 5、12. 5、25 t/hm~2),采用田间小区和~(15)N示踪微区结合的方法,研究了不同水炭运筹下0～60 cm土层NH_4~+-N、NO_3~--N和肥料NH_4~+-~(15)N、NO_3~--~(15)N的累积分布,以及土壤氮素在水稻植株中的分布情况,并计算了不同水炭运筹下的土壤盈亏状况。试验结果表明:浅湿干灌溉模式下,稻田土壤中的NH_4~+-N累积量随土层深度的增加而减小,施加适量的秸秆生物炭增加了0～20 cm土层NH_4~+-N、NO_3~--N累积量,同时减少了20～60 cm土层的累积量。相同秸秆生物炭施用水平下,浅湿干灌溉模式0～20 cm土层中NH_4~+-N、NO_3~--N累积量和肥料NH_4~+-~(15)N、NO_3~--~(15)N累积量均高于常规淹灌模式,浅湿干灌溉模式20～40 cm和40～60 cm土层NO_3~--~(15)N累积量较常规淹灌模式显著降低(P 0. 05)。浅湿干灌溉模式积累的土壤氮素有9. 79%～13. 96%分布在植株叶片,15. 71%～20. 03%分布在植株茎鞘,66. 00%～74. 50%分布在植株穗部。综合考虑寒地黑土区土壤氮库盈亏平衡,浅湿干灌溉模式施加12. 5 t/hm~2秸秆生物炭的水炭运筹模式最优。     

生物炭对苏打盐碱稻田土壤养分及产量的影响

【目的】探明生物炭对苏打盐碱稻田土壤养分和水稻产量的影响。【方法】于2017—2018年在吉林省白城市舍力镇设置连续2 a的定位试验。以长白9水稻品种为供试材料,采用随机区组设计,设0 t/hm^2(C0)、33.75 t/hm^2(C1)、67.5 t/hm^2(C2)、101.25 t/hm^2(C3)4个生物炭处理,分析了施用生物炭后苏打盐碱地稻田土壤养分、稻谷产量及其构成因子的变化。【结果】苏打盐碱稻田土壤全氮、速效磷、速效钾、有机质的量均随着生物炭的增加而显著增加(P<0.05),但显著降低了土壤碱解氮、铵态氮的量(P<0.05)。施用生物炭显著提高了水稻生物产量和收获指数,生物炭处理(C1、C2、C3处理)水稻生物产量2个试验年度的均值平均增加48.35%、52.09%、57.47%,收获指数表现为C2处理>C1处理>C3处理>C0处理。添加生物炭显著提高了稻谷产量,其中穗数、千粒质量、结实率的增加是主要原因。【结论】施用生物炭可显著提高苏打盐碱稻田土壤养分,改善土壤养分状况,提高水稻产量。     

有机-无机复合保水材料对旱地麦田土壤水分及酶活性的影响

通过大田试验,研究了有机-无机复合保水材料对旱地麦田土壤水分及酶活性的影响,以期为有机-无机复合保水材料的研究和应用提供一定的理论依据。结果表明,有机-无机复合保水材料能在短期内明显提高土壤含水量,在0~20 cm土层较对照提高8.46%(p≤0.05),在20~40 cm土层较对照提高6.15%(p≤0.05)。与对照相比,有机-无机复合保水材料能显著提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性,且不同处理0~20 cm土层的土壤酶活性均高于20~40 cm土层。在0~20 cm土层,不同处理土壤含水量与土壤酶活性均呈显著正相关(p≤0.05);在20~40 cm土层,土壤含水量与土壤过氧化氢酶活性呈显著正相关(p≤0.05),而土壤含水量与蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性相关性不显著。     

生物炭施用对节水灌溉稻田土壤养分的影响

【目的】探究施用生物炭对节水灌溉条件下稻田土壤养分的影响,为提升稻田土壤肥力、制定稻田水碳调控策略提供技术指导。【方法】在控制灌溉条件下,设置0、10、20、40t/hm²共4个生物炭施用水平,分别记为CK、CL、CM、CH处理,分析不同生物炭施用水平对节水灌溉条件下稻田土壤养分特征的影响。【结果】施用生物炭后,各处理稻田土壤有机质、有机碳量由大到小依次为：CH处理>CM处理>CL处理>CK。2018年,CH、CM、CL处理下的水稻生育期土壤平均铵态氮量分别比CK增加1.52、0.61、0.39 g/kg,2019年分别比CK处理减少2.01、1.71、0.99g/kg;施用分蘖肥后,CK条件下的稻田土壤铵态氮量上升速率最高,CH、CM、CL处理下的稻田土壤铵态氮量变化速率差异较小;施用穗肥后,2018年各处理土壤铵态氮量上升速率较为接近,2019年上升速率为CK>CL处理>CM处理>CH处理。综合2 a试验结果,CH、CM、CL处理下的稻田土壤硝态氮量的平均值比CK降低了32.34%、19.45%、9.21%。【结论】施用生物...     

节水灌溉下秸秆还田形式对黑土区稻田N2O排放与产量的影响

为探寻不同灌溉模式下秸秆还田形式对黑土区稻田N2O排放与产量的影响,于2023年进行大田试验,设置常规灌溉（F）与控制灌溉（C）两种灌溉模式,同时设置秸秆还田（S）、秸秆炭化为生物炭还田（B）、秸秆过牛腹为有机肥还田（O）3种还田形式,以及秸秆不还田（N）作为对照组,共计8个处理。分析不同灌溉模式下秸秆还田形式对稻田N2O排放通量与水稻产量的影响,测定了水稻各生育期稻田土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量、pH值,并分析了N2O排放总量和水稻产量与土壤环境因子之间的关系。结果表明：除返青期外,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田与有机肥还田处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量均表现为增加。相同秸秆还田形式下,控制灌溉模式下各处理生育期内土壤平均铵态氮含量、硝态氮含量较常规灌溉模式高36.23%~60.82%、14.16%~19.61%。同时,秸秆还田与生物炭还田能提高稻田土壤pH值。相同灌溉模式下,与秸秆不还田处理相比较,秸秆还田与有机肥还田处理N2O排放总量分别增加14.44%~24.09%、8.22%~14.44%,生物炭还田处理N2O排放总量降低14.31%~23.90%。生物炭还田与有机肥还田各处理水稻产量提高3.28%~13.07%,其中控制灌溉模式下生物炭还田处理产量最高。综上所述,控制灌溉下生物炭还田可以实现节水、增产、减排的目的。     

不同灌溉方式下施用生物炭对土壤水盐运移规律及玉米水分利用效率的影响

【目的】研究不同灌溉方式下生物炭对土壤水盐运移特征、作物生长及水分利用效率的中长期综合影响效应,推荐适宜的灌溉方式和生物炭用量,为内蒙古河套灌区农田水资源高效利用及盐碱化耕地治理提供理论依据和技术支撑。【方法】以灌溉方式、玉米秸秆生物炭用量为二因素,设计完全随机区组田间小区试验,共设置6个处理,其中灌溉方式为地下水滴灌、地下水畦灌、黄河水畦灌,生物炭用量为0、30 t/hm~2。生物炭在2016年玉米播种前施入土壤表面并通过旋耕机混入土壤耕层,2017年和2018年不再施用生物炭。2018年玉米生长季考察并分析不同灌溉条件-生物炭耦合处理下的土壤水分动态、降盐效果、玉米产量、蒸散量和水分利用效率。【结果】地下水滴灌条件下,与未施加生物炭的处理相比,施加生物炭的脱盐量增加13.3%,作物蒸散量提高10.5%,水分利用效率6.0%,产量提高3.5%。而畦灌条件下,施用生物炭的处理的脱盐量增加5.0%,蒸散量提高1.3%,产量提高4.8%,水分利用效率增加3.1%。【结论】生物炭施用后的第3年仍能抑制不同灌溉方式下玉米农田0～100 cm土壤的盐分积累,提高作物水分利用效率,增加作物产量,相比而言,膜下滴灌下施用30 t/hm~2的生物炭的节水降盐增产效果更优。     

生物炭对咸淡轮灌下盐渍土盐分分布和玉米生长的影响

为探究生物炭对咸淡交替灌溉下滨海垦区土壤盐分分布以及不同生育期玉米生理生长的影响,采用江苏省滨海垦区土壤开展玉米盆栽试验。设立不同生物炭与土壤炭土质量比(0、5%)处理,采用3种矿化度(1、3、5 g/L)微咸水在3个不同生育期(壮苗期、拔节抽雄期、灌浆期)进行咸淡交替灌溉("咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"),同时进行室内生物炭Na+吸附试验,研究不同矿化度下生物炭Na+吸附能力变化。结果表明:微咸水灌溉增加土壤析出液含盐量,且增长幅度随矿化度增加而加大,较高土壤含盐量引起的盐胁迫使得玉米光合参数与叶绿素含量在其盐分抗性较弱的营养阶段下降明显。"淡咸淡"的交替灌溉模式下株高和叶面积下降幅度较大,显著影响玉米生长。高矿化度下生物炭的Na+吸附能力显著提高。生物炭能缓解微咸水灌溉条件下土壤盐分表聚现象,减轻玉米受盐胁迫的程度,玉米各生长阶段光合参数与叶绿素含量以及株高和叶面积均有所增加,在高矿化度微咸水处理下效果尤为显著。施加生物炭后,玉米叶水势负值水平与叶片Na+/K+比均降低,说明生物炭可改善植物叶片水分状况并缓解盐胁迫造成的离子毒害。"咸淡淡"、"淡咸淡"交替灌溉模式不利于玉米生长,导致干物质质量和产量大幅下降,"淡淡咸"灌溉模式下玉米产量最高;生物炭通过促进玉米光合作用、减轻水分胁迫、避免离子毒害,最终提高收获指数。研究表明,生物炭能有效调控土壤盐分,抑制土壤次生盐渍化,有利于滨海垦区土地开垦;同时,相同微咸水轮灌模式下,施加生物炭可减轻玉米敏感期的盐分胁迫影响。     

河流曲度对水体中磷去除影响的试验研究

降低总磷浓度已成为我国河流污染治理的重要部分。为揭示河流曲度对水体中磷去除影响的机制,通过4组不同河流曲度的循环水试验,对比研究磷素在上覆水、河岸孔隙水中随时间变化的迁移转化特性。结果显示:上覆水总磷浓度下降过程可分为快、慢2个阶段,在快下降阶段,高曲度河流上覆水总磷浓度下降速率显著大于低曲度河流,上覆水总磷浓度去除效率随曲度增大而提高;受纵向潜流交换和横向扩散影响,弯曲河流河岸各点孔隙水总磷浓度存在差异(1号>2号;3号>4号;5号>6号);受横向扩散影响,顺直河流孔隙水总磷浓度沿远离河道的方向减小;上覆水磷去除效率受纵向潜流交换影响显著,受横向扩散影响小。     

不同矿化度对层状土入渗规律的影响研究

为研究不同矿化度水分对沙壤土中壤土夹层入渗规律的影响,设置4种矿化度处理,分别为0,1,3,5g/L,进行室内土柱垂直一维积水入渗试验。结果表明:壤土夹层对不同矿化度水分均有阻渗作用;各处理累积入渗量在湿润锋到达夹层界面前随时间呈非线性变化,通过夹层后随时间呈线性变化,各处理稳渗率大小关系为V(3g/L)>V(5g/L)>V(1g/L)+>V(0g/L);矿化度为0~3g/L时,累积入渗量、入渗后土壤含水率均随矿化度提高而增大;入渗结束后,各处理夹层界面上层土壤脱盐,夹层界面下层土壤积盐。     

生育期模型的不确定性对未来四川水稻灌溉需水量影响

生育期的准确模拟是预估未来气候变化对作物耗水影响的关键,但不同生育期模型间差异较大,其不确定性还未充分研究。采用3种经充分率定和验证的水稻生育期模型(ORYZA2000、CERES-RICE和RCM)结合降尺度后的CMIP5大气环流模式,模拟两种情景下(RCP4.5、RCP8.5)未来3个时期(2020s、2050s、2080s)四川省水稻生育期的变化趋势,再结合水量平衡模型和水稻常规灌溉制度,预估灌溉需水量的变化,同时评估模拟结果的不确定性。结果表明,未来气温的显著升高导致四川省水稻生育期长度显著缩短,而降水量的显著增加导致了灌溉需水量的明显减少。不同生育期模型在模拟水稻生育期以及灌溉需水量时存在着一定的差异,3种生育期模型模拟未来水稻生育期长度的偏差分别为天-2.8 d、-2.3 d、+4.2 d,模拟的灌溉需水量偏差分别为-1.4%、-2.4%、+3.8%,表明3个模型的模拟结果偏差在可以接受的范围内。     

滨海盐碱地施用沼液对紫甘蓝生长及土壤性状的影响

为探讨在江苏省东台市滨海盐碱土上进行紫甘蓝大田种植的最佳施用量与施用方式,试验研究了不同沼液施用对紫甘蓝产量、品质以及土壤特性的影响。结果表明,施加沼液可以提高紫甘蓝产量。浇施时,最佳沼液施用总量为每小区25.2 L(5.6 m^3·667m^-2),产量最高为3747.2 kg·667m^-2。应用沼液可以提高甘蓝Vc含量,但对可溶性糖没有明显促进作用。总体而言,浇施效果好于喷施,沼液的理想施用量范围为5.6～6.9 m^3·667m^-2。施用沼液可以改良滨海盐碱土壤性状,有助于降低土壤的pH值和EC值,改善土壤的酸碱度,提高或恢复土壤的肥力。     

水资源承载力诊断体系构建及关键诊断因子识别

针对水资源承载力多元复杂综合体系,在水量、水质等水资源基本要素基础上,进一步拓展水资源承载内涵及功能,从水资源的量、质、域、流四要素出发,对区域水资源承载能力概念进行界定;根据水资源承载力主客体定义,从水资源、社会经济、生态环境三大系统分析水资源承载力影响因素,建立了水资源承载力影响因素基础集;构建由目标层、要素层、表征层及指标层构成的多层次、分要素、能力-负荷双向表征的水资源承载力诊断指标体系,采用熵权法、DEMATEL法从量、质、域、流四要素识别了水资源承载能力关键诊断因子。     

基于CATIA的Baja赛车转向系统动态仿真分析

利用CATIA建立转向系统各零部件实体模型,在CATIA装配工作台完成装配并在DMU运动机构中进行转向系统仿真,确定内外转向轮各自的转角,并检查转向系统是否与悬架系统发生干涉,为Baja赛车转向设计阶段提供指导和实验模型。通过仿真分析,未发现转向系统与其它系统部件发生干涉,转向角度符合设计要求。     

中小尺度流域洪水模型模拟比较研究

中小尺度流域洪水模拟是水文预报和防洪减灾的重要基础工作,选择适宜的水文模型对制定水文预报方案具有重要意义。以长江上游支流沿渡河流域为研究对象,对比分析了3种不同类型的水文模型(新安江模型、TOPMODEL、人工神经网络模型)对场次暴雨洪水过程的模拟效果及适用性。结果表明:各模型在模拟场次和验证场次的平均NSE效率系数均超过0.7,平均径流深误差均低于12%,可见3种模型在沿渡河这一湿润地区典型中小尺度流域均有较好的适用性。在验证期,新安江模型模拟的径流深相对误差均未超出许可误差20%的范围,且NSE系数均值达到0.826,然而Topmodel和BP模型模拟下各场次洪水的NSE系数虽均大于0.6,但个别场次结果精度较低。此外,新安江和BP模型的实测与模拟流量点群更接近1∶1线,在流量模拟方面更好,Topmodel的流量模拟整体偏大。总的来说,新安江模型在流域的适用性更好,Topmodel和BP模型次之。     

大学生巴哈越野赛车车架设计与仿真

对巴哈越野赛车的车架系统进行研究。根据《2018中国汽车工程学会巴哈大赛规则》及南京农业大学2017赛季车架存在的问题,确定新车架的设计参数。利用CATIA进行三维建模。利用ANSYS对比赛过程中车架弯曲、扭转等典型工况的强度进行分析,计算车架的扭转刚度、弯曲刚度,再对车架在比赛过程中可能发生的碰撞时的变形量、应力分布进行分析。通过计算和分析可知,该车架设计强度、刚度均满足比赛要求,并且能够在车辆发生意外时对车手进行有效保护。     

不同灌水量对温室茄子蒸腾规律及水分利用的影响

以茄子为试验对象,以直径20cm标准蒸发皿蒸发量为灌溉依据,通过设置I1(Kcp:0.6)、I2(Kcp2:0.8)和I3(Kcp3:1.0)3种灌水水平,借助称重式蒸渗仪试验平台研究了不同灌水量下温室秋茬茄子的蒸腾规律、产量及其水分利用效率。结果表明:不同灌水处理在各生育期的典型日蒸腾强度均呈单峰曲线变化,峰值在12∶00-13∶00出现。增加灌水量提高了日蒸腾强度的峰值,与处理I1相比,处理I2和I3在开花结果期的日蒸腾耗水强度的峰值分别增加了40.0%和55.0%。温室秋茬茄子在开花结果期的蒸腾量最高,为35.3~49.9mm,可占总蒸腾量的38.7%~42.0%,其次为结果盛期,而结果末期的累积蒸腾量最低。环境因子显著影响到温室茄子日蒸腾量(P<0.01),其中日蒸腾量与光合有效辐射的相关性最高,而与日均温度的相关性较低。温室茄子的全生育期蒸腾量随灌水量的增加而升高,相比处理I1,处理I2和I3的总蒸腾量分别增加了24.9%和53.2%。增加灌水量能够提高温室茄子产量,但处理I2的产量相比处理I3并无显著差异,且比处理I1显著增加了44.7%。处理I2的水分利用效率最高,为25.5kg/m^3,相比处理I1与I3分别增加了16.0%与13.3%。综合考虑温室茄子蒸腾耗水强度、产量及水分利用效率,处理I2(Kcp2:0.8)在比处理I3减少20%灌水量的条件下,仍具有较高的产量与水分利用效率,为供试条件下较优灌水处理。